实时数据处理难？这家智能制造企业做法值得学习

宁德时代是全球新能源科技行业和智能制造领域的标杆企业，正以先进的动力电池技术和电化学储能技术，为绿色交通和清洁能源提供高效解决方案，并赢得广泛赞誉。在2018年-2019年，它连续两年跻身福布斯中国“中国最具创新力企业”榜单，并被央视报道。

在这成就背后，是宁德时代的竞争力之本——看得见的雄厚技术研发和生产能力，以及专为智能制造而建设的强大信息化系统。比如，MES系统与电芯产线数十个工艺流程中3,000余个品质与安全控制因子数据密切关联，可快速精准地采集这些源自产线的实时数据，形成控制、管理和分析能力，进而实现生产、质量、批次、追溯等一系列的管理功能。

在未来的布局以及快速发展的技术中，宁德时代的MES选择更匹配的数据处理及存储方案，不仅仅提升性能和高可靠性，还巩固了宁德时代在能源行业和智能制造领域的领先优势。

业务新挑战 方案新选择

宁德时代早在数年前，就开始引入各种高性能OLTP(On-Line Transaction Processing，联机事务处理)数据库、尤其是内存数据库方案作为MES的强力支撑。

随着业务的发展，宁德时代经过测算，需要更快的系统响应速度，缩短操作时延，提高可靠性。毕竟，宁德时代的IT系统将在3秒内完成所有操作，包括产线流向判断、产品质量判别等等，而其中留给后台数据库的操作时间只有短短的100毫秒。而且，该系统面临着实实在在的海量数据处理的挑战，其每日单表会新增1亿-2亿条记录，而所有表每日新增条目超过10亿条，同时计算量超过百亿条。

综合计算和存储两个维度考虑，宁德时代最终选择了基于第二代英特尔®至强®可扩展处理器并搭配有英特尔®傲腾™持久内存的至强®可扩展平台。该平台不但具备可大幅提升计算性能的处理器，更搭载英特尔®傲腾™持久内存，它颠覆了传统内存和存储架构，在性能上接近DRAM内存，并拥有更优成本和容量表现，且能实现数据持久性。

该平台的核心——英特尔®至强®铂金8280处理器不仅具备2.70GHz的主频及多达38.5MB的高速缓存，以及28个核心、56个线程和多达3路的超级通道连接(UltraPath Interconnect，UPI)，来为内存数据库提供更相匹配的、强劲的并行计算能力，它还支持多达6个高速内存通道，可与包括DRAM和傲腾™持久内存在内的内存子系统实现高效通信，从而可帮助基于内存数据库的MES在性能上获得突破性的提升。

高可靠性成就全新基石

宁德时代将这一平台用作支撑MES核心内存数据库的全新基石，不仅能有效消除该数据库在高并发I/O操作时，海量临时文件需要快速与磁盘进行交互操作所面临的性能瓶颈，更可帮助整个系统大幅缩短重启时间和主备机切换时间，从而确保宁德时代的产线能长时间高效运转，并助力其产能实现进一步扩展，最终巩固宁德时代在能源行业和智能制造领域的领先优势。

宁德时代获得的解决方案优势：

•    AppDirect模式的英特尔®傲腾™持久内存，能助力宁德时代MES有效缩减内存数据库与持久存储介质之间执行DataMerge、SavePoint等操作时的“落盘”时间，提升系统整体性能；

•    AppDirect模式的英特尔®傲腾™持久内存可凭借数据非易失的优势，加速基于内存数据库的MES的重启速度，尽可能减少产线的停顿时间；

•    内存模式的英特尔®傲腾™持久内存可用作宁德时代MES中内存数据库备机的扩展内存，从而缩短MES主备机切换时间，保障系统的高可靠性。

持久内存破解MES存储瓶颈

由于宁德时代MES采用的SAPHANA内存数据库是基于全DRAM内存构建，而磁盘数据库通常是部署在基于NAND存储介质的NVMe、SAS高速固态盘上，后者的存储时延往往是前者的上千倍，因此，当数据在内存数据库和磁盘数据库之间转移时，固态盘在I/O性能上的差距，就限制了MES性能的进一步提升。

为此，宁德时代选择了英特尔®傲腾™持久内存，其独特的介质技术可使其速度达到远超传统NAND介质固态盘的水准，加上先进的系统内存控制器、接口硬件和软件技术的加持，使它在低延迟、高I/O以及高稳定性等方面都有着优异表现。在不同应用场景中，既可设置为内存模式来为系统提供更大容量、更低成本的数据易失型内存，也可采用AppDirect模式，用来构建有更大容量且兼具数据持久性的内存池。

英特尔®傲腾™持久内存在访问延迟等关键性能指标上，已与DRAM内存实现了衔接，但在容量和数据持久性，或者说是非易失性上，又远非传统DRAM内存可以比拟。这意味着，当宁德时代MES采用AppDirect模式的英特尔®傲腾™持久内存作为磁盘存储载体时，在执行DataMerge、SavePoint以及日志存储时就可以大幅缩短“落盘”的耗时，大大提升MES的系统整体效能。

傲腾™持久内存所具备的数据持久性，也使宁德时代MES的重启时间得以显著压缩。同时，为提升系统的可靠性，宁德时代的MES还构建了完备的主备机机制，来防止因断电、宕机等意外情况造成生产中断。

实测显示：性能提高6.2倍

为验证全新至强®可扩展平台，尤其是其中的傲腾™持久内存对于宁德时代所用内存数据库的增益，宁德时代在英特尔的支持下，基于其实验数据对这一新产品在DataMerge、SavePoint以及系统案例研究。

为使测试更贴近真实使用场景，宁德时代基于现有产线运行环境，精心设计了测试流程和压力模型。以DataMerge 测试为例，采用英特尔®傲腾™持久内存的方案比采用传统SAS高速固态盘的方案，在性能上提升高达6.2倍，这意味着MES的落盘时间可以显著缩短，因各个操作互斥等待而造成系统停顿的概率也会大为降低。

未来走向智能化

围绕新一代至强®可扩展平台，尤其是其中的“新星”——英特尔®傲腾™持久内存开展的协作，为宁德时代和英特尔之间以智能制造为主题的长期战略合作创造了一个良好的开局。

这款创新型内存产品通过了考验，已被证明可帮助宁德时代MES消除此前多个因磁盘性能不足而带来的系统瓶颈，可以从IT基础设施创新的角度为宁德时代的产能提升做出至关重要的贡献。

接下来，宁德时代还计划将英特尔®傲腾™持久内存引入其高性能离线分析系统，使其生产报表在数秒内就可从海量历史数据中获取相关信息，以实现更加高效的决策分析能力。同时，宁德时代也在考虑如何充分利用英特尔®至强®可扩展平台集成的AI加速能力，在产品缺陷检测等环节实现AI应用的落地，从而在数字化、自动化之外，为制造增添更多智能化的“基因”。

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